科学计算器课程设计报告C课程设计.doc

计算机科学与技术学部C+课程设计题 目 科学计算器 学 部 计算机科学与技术 班 级 计科1103 指 导 教 师 李 军 姓 名 刘 明 学 号 11430421817667 2012年6月27日摘 要计算器的产生和发展是建立在电子计算机基础之上的。硬件方面，自1946年第一台电子计算机诞生以来，计算机技术的发展可谓日新月异，从庞大的只能在实验室里供研究使用的计算机到如今能适应不同环境满足不同需求的各种各样的计算机；运算速度从每秒几千次到每秒几百亿次；处理器从焊有上百万个电子管的大的惊人的电子板到只有指甲大小的集成电路；现在计算机在硬件方面的发展已达到了每三个月更新换代一次的惊人速度。软件方面，也已从机器语言、汇编语言、高级语言发展到现如今的第四代语言非结构化、面向对象、可视化的语言。在这个计算器里面，我们实现了简单的四则运算以及更高功能的科学计算，它的外观简洁美观，使人们能快捷简单的操作。能准确的得到计算结果，大大减少了数字计算所需要的时间，为人们的生活带来便利。此系统在Windows 7环境下，使用VC+ 6.0进行编写。简单计算器包括双目运算和单目运算功能，双目运算符包含基本的四则运算及乘幂功能，单目运算符包含正余弦，对数，开方，阶乘，倒数，进制转换等运算。可对其输入任意操作数，包括小数和整数及正数和负数进行以上的所有运算并能连续运算。并且包含清除，退格功能等。我们所做的计算器其功能较Windows 7下的计算器还是很不够多，没有其菜单的实现功能项，没有其小巧的标准计算器。关键词： 计算器；运算；VC+等课程设计任务分配表: 表1 分配信息表姓名主要工作组长刘 明程序设计和编写组员舒兆月实验报告书的制作凡力强实验报告书的制作课程设计成绩表:表2 成绩表姓名学号班级成绩组长刘 明11430421817667计科1103组员舒兆月11430727814558计科1103凡力强11430426154534计科1103采用的类的数据类型：class CCalculatorDlg : public CDialogpublic:void clean_aliter();CString OLD_ANSWER;void out_change(int system);CCalculatorDlg(CWnd* pParent = NULL);/ standard constructor int Sel,EndSel; /定义输入或插入时光标的位置int Expr_pos; /词法分析表达式时,标记当前字符位置int OS_pos ; /操作数栈顶位置int old_pos; /历史表达式的位置int old_head; /历史表达式数组中最最前位置int old_back; /历史表达式数组中最最后位置int error_mark; /标记表达式错误int parentheses_count; /记录表达式中括号的个数double operand_Stack200; /操作数栈CString old_expression20; /表达式历史记录void getword(WordType & w_type ,Operator& Fun_Ope,int system); /词法分析函数int getword16(); int getword10(); int getword8(); int getword2(); /将用字符表示的N(2,8,10,16)进制转为浮点型void E_AddSub(); /加减 void T_MulDiv(); /乘除void F_Power(); /乘方 void L_Function(); /函数void H_Digit(); /数字 void Factorial(); /阶乘void P_expression(); /括号 void compute(Operator Op); /计算 void error(int ); /错误标记函数 void clean_all(); /清空表达式和计算结果protected:HICON m_hIcon;DECLARE_MESSAGE_MAP();程序中所用到相关专业知识：类，对象数组，友元函数，继承与派生，指针， 枚举,，数栈，算法目 录前 言1第一章 系统需求21.1 简介说明21.1.1 系统要求21.1.2 具体任务21.1.3 研究目的21.2 设计分析31.2.1 可行性分析31.2.2 需求分析31.2.3设计结构31.3 开发环境31.3.1 运行环境31.3.2 开发工具31.3.3 关于Visual C+ 6.04第二章 系统设计52.1功能说明52.1.1 系统总体功能分析52.1.2 系统功能52.1.3课程设计内容62.2设计大概62.2.1设计思路62.2.2控件定义72.2.3 变量的定义以及初始化8第三章 系统实现93.1窗体设计93.1.1设计步骤93.1.2控件定义93.1.3一部分操作截图103.2 程序核心代码113.2.1数字键和字母键核心代码113.2.2计算类型函数的核心代码113.2.3 提示错误的核心代码133.2.4进制转换的核心代码143.2.5八进制单选按钮消息响应函数代码163.2.6二进制单选按钮消息响应函数17第四章 系统运行204.1测试以及运行界面204.1.1 程序主界面测试204.1.2运行的计算结果204.1.3转换进制计算214.2 测试224.2.1测试研究与选择224.2.2测试环境22总 结23参考文献24前 言Visual C+(简称VC)是Microsoft公司推出的目前使用极为广泛的基于Windows平台的C+可视化开发环境。为了方便计算，我们编写了计算器。本报告在李军老师的指导下，并且形成了比较完善的体系，本设计报告具体包含以下内容：第一章直接介绍了基于C+语言，熟悉Visual 6.0的开发环境和C+控制台方式的调试和运行，使学生熟悉Visual C+ 6.0更自然。以及我们编程的背景与意义及目的，主要介绍我们编写这个程序用来做什么。第二章介绍了我们编程的怎么去做，设计时的一些想法。第三章介绍了我们编程实用的一些技术与核心代码，设计时的具体做法。第四章介绍我们运行时的一些具体操作，以及我们给出的总结与参考文献。本程序编写一个程序来实现算术计算器。通过数组和指针以及枚举来存放输入的每一数字或运算符号函数的记录（包括1、2、3等数字，+、-、*、等运算符号）中。通过一些单击按钮实现一些标准与科学的操作混合运算，然后显示出结果。本报告由刘明、凡力强、舒照月编写，由李军老师对全报告进行修改，以及很多同学以及网络朋友提供帮助，在此表示感谢。由于水平有限，不当之处在所难免，恳请读者批评指正。编 者2012.6第一章 系统需求1.1 简介说明1.1.1 系统要求1、用C+语言实现程序设计；2、利用MFC进行相关信息处理；3、画出总模块的流程图；4、系统的各个功能模块要求用函数的形式实现；5、界面友好（良好的人机互交），程序要有注释；1.1.2 具体任务1、定义以及初始化,输入09,AF,运算符等信息；2、输入简单的运算符计算式,并显示出计算结果；3、画出总流程图；4、编写代码；5、程序分析与调试；1.1.3 研究目的1、熟悉掌握基于对话框的程序编写；2、熟练掌握放置控件及control 工具条的使用；3、掌握控件摆放的基本方法，熟练掌握Dialog 的使用；4、熟悉建立对话框步骤；5、了解CBUTTON类的实用；6、巩固并加深学生对C+语言程序设计知识的理解；7、培养学生面向对象的程序设计思想，与其认识面向过程和对象的区别；8、进一步掌握和应用VC+ 6.0集成开发环境；9、提高运用C+语言解决实际问题的能力；10、初步掌握开发小型实用软件的基本方法，能独立设计、实践操作；11、掌握书写程序设计开发文档的能力（书写课程设计实验报告）；1.2 设计分析1.2.1 可行性分析伴随着经济全球化，计算机的普及发展，软件行业在社会占着举足轻重的作用。我们在学校生活中常会遇到一些繁杂的数值运算，我们必须要用到科学计算器，所以便着手开发了这个计算器程序，既紧随科技发展的前沿，又方便了我们的生活，具有一定的现实意义。1.2.2 需求分析本软件主要用于计算机Windows XP以上的用户使用，这次课程设计一般是实现简单计算器的功能。需要程序实现：加减乘除，开方，平方，倒数等运算功能；还要实现数据的输入，输出，计算，显示及程序退出等功能。另外还可以实现多种科学计算的功能，如：三角函数的计算，弧度与角度间的转换，对数指数的计算，二、八、十、十六进制的转换等。1.2.3设计结构第一章主要介绍了我们做这个课程设计目地是做什么。第二章主要介绍了我们怎么去设计这个课程报告以及编程。第三章主要介绍了我们实现代码的关键性技术与源码段的介绍。第四章主要介绍了我们做这个程序的运行结果与一些运算的截图。1.3 开发环境1.3.1 运行环境(1) Windows 7 64位/XP 32位系统(2) Visual C+ 6.0(中文版)编译环境1.3.2 开发工具C+语言1.3.3 关于Visual C+ 6.0Visual C+ 6.0 是Microsoft公司在1998年推出的基于Windows 9X和Windows NT的优秀集成开发环境。该环境为用户提供了良好的可视化编程环境，程序员可以利用该开发环境轻松地访问C+源代码编辑器，资源编辑器和使用内部调试器，并且可以创建项目文件。Visual C+6.0不仅包括编辑器，还包括许多有用组件，通过这些组件的协同工作，可以在Visual C+6.0集成环境中轻松地完成创建源文件、编辑资源以及对程序的编译、连接和调试等各项工作。VC+6.0是Windows 95/98、XP或Windows NT下的一个应用程序，本身对软件没有特殊要求。就是说它对环境的要求与Windows 95/98、Windows NT的要求是一致的。VC+6.0系统可以在一张CD盘上，也可以在“Visual Studio (Visual C+、Visual Foxpro)”等产品的第一张CD盘上。一般都有一个VC的自动安装程序，也可以执行VC+6.0目录下的Setup.exe，在安装包的提示下进行，对初学者可采用“典型安装”方式。在安装好VC6.0系统后，有时根据需要添加或删除某些部件，可插入CD盘重新执行Setup.exe安装程序，安装程序会检测当前系统安装VC6.0的组件，用户单击“添加/删除”按钮后，在“安装维护”对话框中选定要与一般的应用软件一样，有以下两种启动方式：（1）通过“开始”按钮，选择“程序”菜单，然后打开“Microsoft Visual C+6.0中文版”子菜单中的“Microsoft Visual C+6.0中文版”程序。（2）用户也可以使用命令行启动VC，单击“开始”按钮后选择“运行”命令，在“运行”对话框中输入C:program FilesMicrosoft Visual StudioVC98VC6.exe(按默认盘符和路径安装即可)。第二章 系统设计2.1功能说明2.1.1 系统总体功能分析此程序采用VC+编写，是一个基于对话框的应用程序，当用户在对话框点击相应按钮时，先执行输出按钮对应字符串，用户可以在对话框上选择相应地科学计算操作按钮，通过程序内相关代码完成相应地科学计算功能。它的设计按软件工程的方法进行，系统具有良好的界面，必要的交互信息，简约的美观效果。使用人员能快捷简单地进行操作，即可单机按钮进行操作，也可直接通过键盘输入。即时准确地获取所需要的计算结果，充分降低了数字计算的难度和节约了时间，对人们的生活有一定帮助。其具体的功能有：（1）运算更加简介。（2）两个对话框，一个显示输入数据，另一个显示计算结果。（3）实现计算求和，求平均的功能。（4）计算功能基本上是用系统内部函数。（5）程序可以能自动判断输入数据的正确性，保证不出现多于一个小数点以0开头等不正常现象。（6）“CE”按钮可以清除所有已输出的数据从头计算。我们在学习生活中，常会遇到一些繁杂的数值运算，这时候我们就必须用到科学计算器，所以便着手开发了这个计算器程序，以便用于自己的学习工作。要计算功能有以下几个方面：加法，减法，乘法，除法，求幂，求模，求和，求平均，求平方根，求三角函数，进制换算等。2.1.2 系统功能1、十进制数的加、减、乘、除、乘方、取模等简单计算。2、科学计算函数，包括(反)正弦、(反)余弦、(反)正切、(反)余切、开方、指数等函数运算。3、以角度、弧度两种方式实现上述部分函数，梯度没有提供。4、不同进制有不同的运算方式。5、判断输入输出的正确性。2.1.3课程设计内容课题名称：计算器的实现基本说明：我们实现了一个标准计算器的运算以及科学计算器的运算的集成，使其较之：方便、快捷、轻松，看上去美观大方，少了切换的繁琐操作，并且我们做的更加简约。2.2设计大概2.2.1设计思路所编写的计算器是基于对话框的程序，能够进行加减乘除的运算，开方，立方，三角函数，反三角函数，阶乘，求和，求平均，进制转换运算等功能，仿照Windows 自带的计算器进行编写，如图2.2.1；开 始选择进制选择角度采取默认形势直接输入数据选择键值进行计算类型运算错误汇总不同计算类型进行计算计算结果输出到输出框显示结 束在输入框显示按键计算信息如图2.2.1 设计思路图2.2.2控件定义如表2.2.2(只列举一部分控件)IDCAPTIONMemberIDC_0IDC_909m_0m_9IDC_AIDCFAFm_Am_FIDC_ADD+m_ADDIDC_POINT.m_POINTIDC_POWxym_PowIDC_SQRTSqrtm_SQRTIDC_DIVID/m_DIVIDIDC_CECEm_CEIDC_CCm_CIDC_BACKSPACEBackspacem_BACKSPACEIDC_LnLnm_LNIDC_LogLogm_LOGIDC_SinSinm_SINIDC_CosCosm_COSIDC_TanTanm_TANIDC_ACOSacosm_ACOSIDC_ATANatanm_ATANIDC_XORXorm_XorIDC_BUTTON43MSm_BUTTON43IDC_MODModm_MODIDC_BUTTON40Dmsm_BUTTON40IDC_BUTTON49Avem_BUTTON49IDC_BUTTON48Summ_BUTTON48IDC_BUTTON47Sm_BUTTON47IDC_NOTNotm_NOTIDC_BUTTON46Datm_BUTTON46IDC_PIpim_PIIDC_BUTTON42M+m_BUTTON42IDC_BUTTON45MCm_BUTTON45IDC_Equal=m_EQUAL2.2.3 变量的定义以及初始化int Sel,EndSel; /定义输入或插入时光标的位置int Expr_pos; /词法分析表达式时,标记当前字符位置int OS_pos ; /操作数栈顶位置int old_pos; /历史表达式的位置int old_head; /历史表达式数组中最最前位置int old_back; /历史表达式数组中最最后位置int error_mark; /标记表达式错误int parentheses_count; /记录表达式中括号的个数double operand_Stack200; /操作数栈CString old_expression20; /表达式历史记录/以上为定义部分，以下为初始化部分Sel=0;/输入的光标位置EndSel=0;/插入光标的位置Expr_pos = 0; /当前字符的位置OS_pos = 0 ;/操作数栈顶位置old_pos=old_head=old_back=0;/历史表达式的位置error_mark=0;/表达式错误parentheses_count=0;/括号的个数OLD_ANSWER = _T(""); /初始化第三章 系统实现3.1窗体设计3.1.1设计步骤利用MFC AppWinzard生成计算器应用程序框架具体步骤如下：（1）执行VC+ 6.0程序，选择文件新建命令，转到工程选项卡，选择MFC AppWizard(exe)选项，然后在工程名称输入名字，一般以C开头，也可以自定义，位置路径自定义。（2）单击确定，弹出MFC 应用程序向导-步骤1对话框。选中单选按钮基本对话框，单击完成即可，如图所示：图3.1.1 文件新建示意图3.1.2控件定义(1)为控件添加成员变量已经在系统设计里面列举出，这里就不再重复；(2)为控件添加消息，查看-类向导命令，转到Message Maps选项卡，为控件添加BN_CLICKED消息，单击确定即可，具体哪些控件这里就不再详细介绍了。3.1.3一部分操作截图图3.1.3相关实现的截图图.3.1.2添加消息的截图3.2 程序核心代码3.2.1数字键和字母键核心代码void CCalculatorDlg:OnNumberKey(UINT nID) /按键输入m_Edit.GetSel(Sel,EndSel); /得到输入框的光标位置switch(nID)/ 在光标位置插入按钮表示的字符， 在输入框插入相应的数值case IDC_0: m_expression.Insert(Sel,"0");break;case IDC_1: m_expression.Insert(Sel,"1");break;case IDC_2: m_expression.Insert(Sel,"2");break;case IDC_3: m_expression.Insert(Sel,"3");break;case IDC_4: m_expression.Insert(Sel,"4");break;case IDC_5: m_expression.Insert(Sel,"5");break;case IDC_6: m_expression.Insert(Sel,"6");break;case IDC_7: m_expression.Insert(Sel,"7");break;case IDC_8: m_expression.Insert(Sel,"8");break;case IDC_9: m_expression.Insert(Sel,"9");break; case IDC_A: m_expression.Insert(Sel,"A");break;case IDC_B: m_expression.Insert(Sel,"B");break;case IDC_C: m_expression.Insert(Sel,"C");break;case IDC_D: m_expression.Insert(Sel,"D");break;case IDC_E: m_expression.Insert(Sel,"E");break;case IDC_F: m_expression.Insert(Sel,"F");break;Sel+; /光标后移UpdateData(FALSE); m_Edit.SetSel(Sel,Sel); /更新输入框光标后移位置UpdateData(FALSE);3.2.2计算类型函数的核心代码void CCalculatorDlg:compute(Operator Op) /根据操作计算类型,计算结果switch(Op)case OpAdd:  operand_StackOS_pos-2+=operand_StackOS_pos-1;OS_pos-;break;case OpSubtract:  operand_StackOS_pos-2-=operand_StackOS_pos-1;OS_pos-;break;case OpMultiply:  operand_StackOS_pos-2*=operand_StackOS_pos-1;OS_pos-;break;case OpDivide:    if(operand_StackOS_pos-1=0)  error(5); break;       else   operand_StackOS_pos-2/=operand_StackOS_pos-1;   OS_pos-; break;   case OpMod:      if(operand_StackOS_pos-1=0)  error(5); break;     else   _int64 temp=0;temp = (_int64)(operand_StackOS_pos-2/operand_StackOS_pos-1); operand_StackOS_pos-1*=temp;  operand_StackOS_pos-2-=operand_StackOS_pos-1;   OS_pos-; break; case OpPower:  operand_StackOS_pos-2 = pow(operand_StackOS_pos-2,operand_StackOS_pos-1); OS_pos-;break;case OpLog:  operand_StackOS_pos-1=log10(operand_StackOS_pos-1);break;case OpLn:  operand_StackOS_pos-1=log(operand_StackOS_pos-1);break;case OpSqrt:       operand_StackOS_pos-1=sqrt(operand_StackOS_pos-1);break;case OpExp:          operand_StackOS_pos-1 = exp(operand_StackOS_pos-1);break;case OpSin:         if(m_Radio2 =0) operand_StackOS_pos-1=operand_StackOS_pos-1*PI/180; operand_StackOS_pos-1 = sin(operand_StackOS_pos-1);break;case OpCos:        if(m_Radio2 =0) operand_StackOS_pos-1=operand_StackOS_pos-1*PI/180; operand_StackOS_pos-1 = cos(operand_StackOS_pos-1); break;case OpTan:         if(m_Radio2 =0) operand_StackOS_pos-1=operand_StackOS_pos-1*PI/180; operand_StackOS_pos-1 = tan(operand_StackOS_pos-1); break;case OpAsin:        if(operand_StackOS_pos-1>1|operand_StackOS_pos-1<-1)  error(9); return  operand_StackOS_pos-1 = asin(operand_StackOS_pos-1); if(m_Radio2 =0) operand_StackOS_pos-1=operand_StackOS_pos-1*180/PI; break;case OpAcos:       if(operand_StackOS_pos-1>1|operand_StackOS_pos-1<-1)   error(9); return   operand_StackOS_pos-1 = acos(operand_StackOS_pos-1); if(m_Radio2 =0) operand_StackOS_pos-1=operand_StackOS_pos-1*180/PI; break; case OpAtan:       operand_StackOS_pos-1 = atan(operand_StackOS_pos-1);if(m_Radio2 =0)operand_StackOS_pos-1=operand_StackOS_pos-1*180/PI; break; case OpFactorial:  if(OS_pos<=0)   error(1); return    long k;  k =(long) operand_StackOS_pos-1;  if(k < operand_StackOS_pos-1)    error(8); return    _int64 temp =1;   for(long i=1; i<=k i+)    temp *= i; /operand_StackOS_pos-1 *=i;   /* m_result.Format(_T("%I64X"),temp);   UpdateData(FALSE);   MessageBox("sdfsd");*/   operand_StackOS_pos-1=(double)temp;    break;3.2.3 提示错误的核心代码void CCalculatorDlg:error(int error_type) /错误类型 /错误处理switch(error_type)case 1: m_result="错误：缺少操作数！"break;case 2: m_result="错误：括号不匹配！"break;case 3: m_result="错误：函数名不正确！"break;case 4: m_result="错误：非法输入！"break;case 5: m_result="错误：出现除数为零！"break;case 6: m_result="错误：函数缺少括号！"break;case 7: m_result="错误：缺少运算符！"break;case 8: m_result="错误：阶乘操作数不是整数！"break;case 9: m_result="asin和acos函数计算必须在-1,1内！"break; error_mark=1; 3.2.4进制转换的核心代码void CCalculatorDlg:getword(WordType & w_type ,Operator& Fun_Ope,int system)    /进制转为浮点型/ 词法分析器, 参数w_type ,Fun_Ope,system分别表示 单词类型,操作运算类型,进制类型 int t=m_expression.GetLength(); if(t<=0) error(4);  return  /表达式为空则返回     if(Expr_pos<t)   if(m_expressionExpr_pos>='0'&& m_expressionExpr_pos<='9')|(m_expressionExpr_pos>='A'&& m_expressionExpr_pos<='F')/当前字符为数字则 转换为浮点数压入操作数栈if(Expr_pos+1)<t&&m_expressionExpr_pos='0'&&m_expressionExpr_pos+1='0'&&m_Radio1!=3) error(4);  return /数字前面有两个零,报错返回  switch(system)/根据传来的进制类型,把字符串表示的数字转换为浮点数     case 0:  if(!getword16() error(4); return  break;    case 1:  if(!getword10() error(4); return  break;    case 2:  if(!getword8()  error(4); return ; break;    case 3:  if(!getword2()  error(4); return ; break;    default: error(4);  return  w_type = Tynum; /单词类型为数字 return;if(m_expressionExpr_pos>='a'&& m_expressionExpr_pos<='z')/*当前字符为字母则 ,把字母串保存到str中 */char str100=""int i=0;while(Expr_pos<t&&m_expressionExpr_pos>='a'&& m_expressionExpr_pos<='z') stri=m_expressionExpr_pos; i+; Expr_pos+;  if(Expr_pos>=t) error(3); w_type = TyFun; return /表达式结束,则报错/* * 以下if else 语句为匹配字符串*/if(strcmp(str,"ln")=0)Fun_Ope=OpLn;else if(strcmp(str,"log")=0)Fun_Ope=OpLog;else if(strcmp(str,"sqrt")=0)Fun_Ope=OpSqrt;else if(strcmp(str,"exp")=0)Fun_Ope=OpExp;else if(strcmp(str,"sin")=0)Fun_Ope=OpSin;else if(strcmp(str,"cos")=0)Fun_Ope=OpCos;else if(strcmp(str,"tan")=0)Fun_Ope=OpTan;else if(strcmp(str,"asin")=0)Fun_Ope=OpAsin;else if(strcmp(str,"acos")=0)Fun_Ope=OpAcos;else if(strcmp(str,"ata